本发明属于节水灌溉器件领域，涉及一种耐氧化聚氯乙烯管材及其制备方法。
背景技术：
基于我国农村的技术、经济条件，大力发展高效节水应是农业灌溉节水的主要措施，节水聚氯乙烯管材用聚氯乙烯(pvc)管材作为输水主管道，具有质量轻、长度大、输水阻力小、耐腐蚀、施工简便等诸多优点，在农业灌溉技术工程中得到了广泛的应用。
pvc管即硬聚氯乙烯管，是由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后用热压法挤压成型，是最早得到开发应用的塑料材。pvc管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬，但是由于有pvc单体和添加剂渗出，只适用于输送温度不超过45℃的给水系统中。pvc管有优异的介电性能，但是相对应的它也具有不耐氧化等缺点在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并自动催化分解引起变色，。由于在管材均为露天户外安装，在环境温度较高时，可能会导致管材因氧化而发脆，导致管材开裂的现象。
因此，如何制备一种耐氧化聚氯乙烯管材是目前需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种耐氧化聚氯乙烯管材及其制备方法。本发明的耐氧化聚氯乙烯管材采用的复合抗氧剂的主体是高分子有机材料，其不仅有良好的耐氧化性能还与聚氯乙烯聚合物之间的相容性好，减少聚氯乙烯管材制备时出现的结构缺陷。相比于普通聚氯乙烯管材，它能够为聚氯乙烯管材提供更高强度的耐氧化性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种耐氧化聚氯乙烯管材，包括以下重量份数的组分：
聚氯乙烯树脂75-80份；
增塑剂1-2份；
复合抗氧剂0.5-1份；
增色剂5-6份；
润滑剂7-8份；
acr树脂5-8份；
轻钙10-11份；
所述复合抗氧剂的组成为：
抗氧剂b2154-6wt％；
抗紫外线吸收剂uv5319-12wt％；
低密度高压聚乙烯：82-87wt％。
本发明中所提到的低密度高压聚乙烯等均是本领域技术人员根据所学知识清楚确定的本领域常用的聚乙烯材料。
作为优选的技术方案：
优选的，所述复合抗氧剂的组成为：
抗氧剂b2155.5wt％；
抗紫外线吸收剂uv5319.5wt％；
低密度高压聚乙烯：85wt％。
优选的，所述复合抗氧剂的组成为：
抗氧剂b2155wt％；
抗紫外线吸收剂uv53111wt％；
低密度高压聚乙烯：84wt％。
优选的，聚氯乙烯树脂78份、增塑剂2份、复合抗氧剂0.5份、增色剂5份、acr树脂5份、润滑剂7份、轻钙10份。
优选的，聚氯乙烯树脂76份、增塑剂1.5份、复合抗氧剂0.8份、增色剂5份、acr树脂8份、润滑剂8份、轻钙10份。
优选的，所述增色剂是普通色素炭黑。
优选的，所述润滑剂为wax、hst或cast中的一种或几种；所述增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(dbp)或邻苯二甲酸二辛酯(dop)。
本发明还提供一种耐氧化聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将聚氯乙烯树脂与增色剂、润滑剂、acr树脂、增塑剂和轻钙依次加入到混料斗内混合均匀后加入挤出机，混合时的搅拌速率为1300-1500rpm；
(2)将复合抗氧剂加入共挤机中，然后将复合抗氧剂与经挤出机挤出的熔体混合后，在190-195℃下预热，经成型机头在220-230℃条件下挤出、冷却、定型、牵引得到。
优选的，所述复合抗氧剂的制备方法为：将低密度高压聚乙烯、抗氧剂b215和抗紫外线吸收剂uv531依次混合后加入共挤机中，在170-185℃下预热，经成型机头在205-220℃条件下挤出、冷却、切粒得到。
优选的，所述聚氯乙烯树脂为粉状，所述聚氯乙烯树脂的粒径为1-2um，所述聚氯乙烯树脂的分子量为80000-100000；所述轻钙加入前需过滤，过滤精度为800目。
塑料、合成纤维和橡胶等高分子材料容易发生热氧降解反应，加入抗氧剂可以保持高分子材料的优良性能，延长使用寿命。有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行。能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物，称为主抗氧剂；能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和含硫的有机化合物，称为辅助抗氧剂。
本发明采用的b215抗氧剂就是主抗氧剂1010(酚类)和辅抗氧剂168(亚磷酸酯)按1：2的比例复配而成的，为防止光老化需要在pe中加入紫外线吸收剂，它可将波长290～400nm的紫外线吸收激化转化为没有破坏性的较长波长的光线；本发明选用的紫外线吸收剂uv-531能有效吸收240-340nm的紫外光，具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点，能与b215抗氧剂协同，将照射到聚氯乙烯管材表面的紫外线充分吸收并转化，提供了良好的光稳定效果；另外，本发明的复合抗氧剂是由b215抗氧剂、紫外线吸收剂uv-531和低密度高压聚乙烯熔融共混后制得的主体是高分子有机材料复合抗氧剂，其不仅有良好的耐氧化性能还与聚氯乙烯聚合物之间的相容性好，减少聚氯乙烯管材制备时出现的晶体结构缺陷；相比于普通聚氯乙烯管材，它能够为聚氯乙烯管材提供更高强度的耐氧化性能。
有益效果：
1、本发明选用的紫外线吸收剂uv-531能有效吸收240-340nm的紫外光，具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点，还有助于减少色泽,同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失。
2、本发明制备的耐氧化聚氯乙烯管材在露天使用中防止聚氯乙烯管材侧边开裂，使得聚氯乙烯管材具有优异的综合性能，其与不加入抗氧剂的普通聚氯乙烯管材相比，有效增强聚氯乙烯管材耐氧化性能，保证聚氯乙烯管材使用寿命，降低了聚氯乙烯管材在使用过程中对聚氯乙烯管材造成损害的可能性。
3、本发明引入了紫外线吸收剂和抗氧剂，在二者的协同作用下成功地解决了聚氯乙烯管材光降解和氧降解问题，提高了产品抵御严苛自然环境条件的能力。
4、本发明引入了复合抗氧剂，复合抗氧剂主体结构是高分子材料，有利于提高复合抗氧剂与聚氯乙烯之间的相容性，进而有利于提高聚氯乙烯管材的机械强度，克服生产过程中存在的变形、断管、缠绕应力过大等造成的质量隐患。
5、本发明所得的聚氯乙烯管材产品外观光滑平整、强度韧性高、抗光热氧降解性能突出、抗太阳灼伤性能优异、耐环境应力性能卓越、成本低廉，实际应用到节水灌溉领域节能降耗、增产增收增效明显。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1-5
本发明提供一种耐氧化聚氯乙烯管材，包括以下重量份数的组分：
聚氯乙烯树脂75-80份；
增塑剂1-2份；
复合抗氧剂0.5-1份；
增色剂5-6份；
润滑剂7-8份；
acr树脂5-8份；
轻钙10-11份；
所述复合抗氧剂的组成为：
抗氧剂b2154-6wt％；
抗紫外线吸收剂uv5319-12wt％；
低密度高压聚乙烯：82-87wt％。
其中，是普通色素炭黑；滑剂为wax、hst或cast中的一种或几种；所述增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(dbp)或邻苯二甲酸二辛酯(dop)。
本发明实施例1-5耐氧化聚氯乙烯管材对应的组分明细如下表1所示。
表1为本发明实施例1-5耐氧化聚氯乙烯管材对应的组分明细
本发明还提供一种耐氧化聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将聚氯乙烯树脂与增色剂、润滑剂、acr树脂、增塑剂和轻钙依次加入到混料斗内混合均匀后加入挤出机，混合时的搅拌速率为1300-1500rpm；
(2)将复合抗氧剂加入共挤机中，然后将复合抗氧剂与经挤出机挤出的熔体混合后，在190-195℃下预热，经成型机头在220-230℃条件下挤出、冷却、定型、牵引得到。
优选的，所述复合抗氧剂的制备方法为：将低密度高压聚乙烯、抗氧剂b215和抗紫外线吸收剂uv531依次混合后加入共挤机中，在170-185℃下预热，经成型机头在205-220℃条件下挤出、冷却、切粒得到。
优选的，所述聚氯乙烯树脂为粉状，所述聚氯乙烯树脂的粒径为1-2um，所述聚氯乙烯树脂的分子量为80000-100000；所述轻钙加入前需过滤，过滤精度为800目。
本发明实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材对应的工艺条件如下表2所示。
表2本发明实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材中对应的工艺条件
其中，复合抗氧剂的制备方法为：将低密度高压聚乙烯、抗氧剂b215和抗紫外线吸收剂uv531依次混合后加入共挤机中，在170-185℃下预热，经成型机头在205-220℃条件下挤出、冷却、切粒得到。本发明实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材对应的复合抗氧剂制备的工艺条件如下表3所示。
表3本发明实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材中复合抗氧剂制备对应的工艺条件
二、性能检测
1、按照gb/t1040.3-2006规定的方式测定实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材的断裂强度(mpa)和断裂伸长率(％)，实验结果见表4。
表4实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材的断裂强度和断裂伸长率
2、实施例1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材与普通聚氯乙烯管材在同条件下露天铺设，测定6个月内的抗氧化测试结果，具体如表5所示。
表5本发明1-5制备的耐氧化聚氯乙烯管材与普通聚氯乙烯管材的抗氧化测试结果
其中，普通聚氯乙烯管材除了不含有复合氧化剂外，其余与实施例4的聚氯乙烯管材的配比和制备方法相同。
通过试验对比发现，添加抗氧剂能有效提高pvc管材的耐氧化性能。
上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。